谷成林 向道輝 鮑志強(qiáng)

摘 要：為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和機(jī)械化增效、自動(dòng)化減人，同時(shí)隨著煤礦效益降低和材料、人力成本的上升，倒閉煤礦企業(yè)壓縮生產(chǎn)成本、減人增效，積極進(jìn)行皮帶輸煤系統(tǒng)的智能化自動(dòng)化設(shè)計(jì)和改造。

本文以我單位某礦地面轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶輸煤系統(tǒng)為背景，設(shè)計(jì)出了以PLC技術(shù)為核心的智能化電控系統(tǒng)，提高了地面轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶輸煤系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化控制水平。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶；輸煤系統(tǒng)；節(jié)能降耗；智能化；電控技術(shù)；PLC

1 問(wèn)題的提出

我單位某礦地面轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)有5條輸煤皮帶，集中控制系統(tǒng)的基本控制任務(wù)是對(duì)輸煤系統(tǒng)中的原煤篩、原煤短皮帶、選矸皮帶、炭塊長(zhǎng)皮帶、面煤長(zhǎng)皮帶、分倉(cāng)皮帶實(shí)施監(jiān)視和控制，通過(guò)主控室的監(jiān)控系統(tǒng)控制和保護(hù)設(shè)備。因時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)狀況、維護(hù)能力、維護(hù)條件，導(dǎo)致原始的系統(tǒng)存在性能逐年降低，故障率增加，設(shè)備維修難度大，中控效率低。整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。

近幾年隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的高速發(fā)展，結(jié)合防爆電控技術(shù)的發(fā)展，采用工業(yè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理和顯示，應(yīng)用PLC控制技術(shù)對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，采用視頻監(jiān)控技術(shù)對(duì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)。從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)集中協(xié)調(diào)控制和節(jié)能的有力手段。

2 地面轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶輸煤系統(tǒng)智能化電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

利用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)對(duì)對(duì)變頻調(diào)速、起?？刂坪桶踩Ｗo(hù)等功能進(jìn)行集中的控制，這主要是通過(guò)借助單一的膠帶輸送機(jī)來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，這種高效可靠的檢測(cè)和保護(hù)裝置，可以提升工作效益和安全性能，此外，還可以實(shí)現(xiàn)順/逆煤流起停、煤倉(cāng)閉鎖等功能的智能聯(lián)動(dòng)控制，這主要在多條膠帶輸送機(jī)之間來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可以利用語(yǔ)音系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)達(dá)到膠帶輸送機(jī)的遠(yuǎn)程控制，從而提高企業(yè)的工作效益，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗和減員提效的效益。

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

①設(shè)計(jì)方案根據(jù)礦方提出技術(shù)要求作出。②系統(tǒng)設(shè)備符合礦生產(chǎn)環(huán)境條件，并符合《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)要求。控制系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備具有國(guó)家煤礦質(zhì)量“MA”標(biāo)志和煤礦防爆“EX”標(biāo)志。

2.2 設(shè)計(jì)原則

①地面控制中心，井上、下監(jiān)控分站和保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成了整個(gè)的控制系統(tǒng)。②減少了就地事故安全隱患的發(fā)生，有利于充分發(fā)揮日常的工作效率，減少各個(gè)設(shè)備間的脫節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，提高工作效率。③該系統(tǒng)主要使用的是分布式控制系統(tǒng)，具有信息共享的功能，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和指揮效率的提高，最終達(dá)到工作效益的提高。④實(shí)現(xiàn)井下皮帶機(jī)、給煤機(jī)和煤倉(cāng)煤位的控制信號(hào)傳輸。⑤充分滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和檢修要求。⑥保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠、故障率低、維護(hù)方便和修改靈活。⑦系統(tǒng)具有靈活和可靠的控制功能，簡(jiǎn)單實(shí)用，易于掌握，人機(jī)界面友好。⑧系統(tǒng)具有自診斷功能，報(bào)警時(shí)可以語(yǔ)音、圖像顯示等功能實(shí)現(xiàn)。⑨系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理及多種顯示功能。⑩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展。

2.3 智能化電控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)使用的是PLC+人機(jī)界面控制技術(shù)及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的安全、節(jié)能、無(wú)人值守的運(yùn)行。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括：電控部分、PLC控制部分、監(jiān)測(cè)保護(hù)傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)部分。

配置5臺(tái)PLC控制柜（配置智能網(wǎng)絡(luò)連接裝置）、1面礦用一般型PLC控制集中操作臺(tái)、1臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)并裝有組態(tài)界面，PLC控制柜留有以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)接口。

基于現(xiàn)有為皮帶系統(tǒng)各類保護(hù)傳感器器件，包括跑偏、拉線、溫度、煙霧、堆煤、打滑、縱撕、張力等，接入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

設(shè)計(jì)一套PLC集中控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每條皮帶的自動(dòng)操作和故障報(bào)警等功能，與傳感器、PLC控制柜工業(yè)以太網(wǎng)通訊。

配置一套聲光報(bào)警的信號(hào)系統(tǒng)及直通電話。

PLC與變頻器、軟啟動(dòng)、保護(hù)傳感器采用現(xiàn)場(chǎng)硬接點(diǎn)控制，PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)通訊。

為皮帶運(yùn)輸設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄，并能生產(chǎn)各類表格和報(bào)表，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

3 智能化電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)達(dá)到的功能

對(duì)于智能化電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以達(dá)到變頻器的故障檢測(cè)、皮帶故障的檢測(cè)和保護(hù)以及電機(jī)的速度控制，首先，對(duì)于變頻器的故障檢測(cè)，其具有單元過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、變頻器過(guò)載、及對(duì)隔離變壓器各種保護(hù)等功能。此外，對(duì)于皮帶故障檢測(cè)和保護(hù)，可對(duì)帶式輸送機(jī)處的堆料、跑偏、溫度過(guò)高、縱撕等情況進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于電機(jī)的速度控制，可以按照負(fù)載的大小來(lái)對(duì)帶式輸送機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度進(jìn)行確定，還有就是拖動(dòng)電機(jī)的控制方式，可以滿足整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，確保煤流正常啟停。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)對(duì)地面轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶輸煤系統(tǒng)智能化電控設(shè)計(jì)，最大化的提高機(jī)械和電氣設(shè)備的利用率，高質(zhì)量的提高安全生產(chǎn)和管理水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地面轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶輸煤系統(tǒng)進(jìn)行集中控制、統(tǒng)一管理，不僅響應(yīng)國(guó)家提出的節(jié)能增效的煤礦生產(chǎn)目標(biāo)，更能提高礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、安全性、可靠性，實(shí)現(xiàn)減人增效、節(jié)本降耗，經(jīng)我單位某礦大概計(jì)算，每月可省材料、人工、管理、設(shè)備維修等費(fèi)用約16萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].北京煤炭工業(yè)出版社，2007.

[2]牛翠溪，李厚鋒，工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在皮帶集控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2009年05期.

[3]孫喆，遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)在礦區(qū)鐵路中的研究與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2011年02期.

[4]王貴成，洗煤廠集中控制系統(tǒng)升級(jí)改造方案淺談[J].黑龍江科技信息，2011年18期.

[5]楊文娟，張集選煤一廠集中控制系統(tǒng)的優(yōu)化[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008年06期.